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可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectCAAITransactions on Intelligence Technology 1(2016)355e365http://www.journals.elsevier.com/caai-transactions-on-intelligence-technology/评论文章我国人工心理与人工情感研究进展王志良*,谢伦,陆婷北京科技大学计算机与通信工程学院,学院路30号,北京1000832016年11月12日在线发布摘要自从人工心理和人工情感的概念被提出以来,它就成为学术界和企业界感兴趣的话题。本文首先简要介绍了人工心理学和人工情感的基本概念和原理,在需求-动机-行为框架下分析其次,讨论了人工心理和人工情感的起源、发展历程以及在中国的现状我们还介绍了中国大学和研究机构发表的论文和研究工作,以及人工心理学和人工情感的技术工程应用。最后,我们总结了人工心理学和人工情感的进一步发展所面临的挑战和我们的建议,以改善心理状态的认知计算模型,开发可靠和准确的人形交互和合作技术,具有情感和人形交互和合作能力的机器人平台,以及智能家居中的老年人和残疾人的人形机器人。我们相信,随着深入的研究,人工心理学和人工情感可能会进一步发展,并最终达到成熟。Copyright © 2016 , 由 Elsevier B.V. 代 表 重 庆 理 工 大 学 制 作 和 主 办 。 这 是 一 篇 基 于 CC BY-NC-ND 许 可 证 的 开 放 获 取 文 章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。关键词:人工心理;人工情感;智能交互;心理辅助技术;老龄服务1. 介绍在信息科学领域,研究人员已将模仿人脑、人类智能和人类行为作为重要的研究方向和内容。回顾自动化科学与技术的发展历史,人们越来越多地运用脑科学、心理学、神经科学或控制论(拟人控制)、受控源理论来研究控制策略和算法。沿着这一思路,我们还从心理学和其他相关领域中汲取经验,进行探索、研究和尝试,以发展一门新的知识学科和一个新的情报学领域经过几十年的研究,人工智能已经达到了拟人化的高度。然而,现有研究的目标是模拟人类智能,包括* 通讯作者。电子邮件地址:wzl@ustb.edu.cn(中)Wang)。同行评议由重庆理工大学负责。思维活动,如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、计划、学习和解决问题[1]。人工智能研究的内容集中在如何表达、获取和使用知识。然而,人工智能只是拟人研究领域的初级阶段,因为人的心理活动包括感觉、知觉、记忆、思维、情感、意志、性格和创造。在这些活动中,只有感觉、知觉、记忆和思维属于人工智能,因此,人工智能的范围是有限的。因此,要研究人工心理学和人工情感,并在这些领域开发尖端技术和工业应用,人工智能研究(研究成果和研究方法)为理论基础,整合心理学、脑科学、神经科学、信息科学、计算机科学、自动化科学等学科的新理论和新方法;心理活动,特别是情感、意志、性格、创造等都要模拟[2]。http://dx.doi.org/10.1016/j.trit.2016.11.0032468-2322/版权所有© 2016,制作和主办由Elsevier B. V.代表重庆理工大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。356Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 3652. 人工心理与人工情感人工心理学和人工情感是一门使用信息科学来实现对人工机器(例如,计算机和算法模型)。人工心理学和人工情感的应用前景是广泛的,如开发具有情感、意识和智能的机器人;设计具有实际意义的人形机器人;将控制理论扩展到人脑的控制模式。目前,拟人控制理论主要是维纳的“反馈”控制理论和人工智能的结合。现有的控制和决策系统研究没有考虑情感因素,而人脑的控制模式包括感觉、知觉和情感决策行为。人工心理学和人工情感作为一门学科是人工智能的高级阶段,是自动化和信息科学中的一个新的研究领域。对这些概念的研究将极大地推动拟人化控制理论、情感机器人、个性化产品设计和市场开发的进步,最终创造一个人与人、人与机器和谐共存的社会环境。人工心理学和人工情感是交叉学科,如图所示。1.一、它的理论基础是脑科学、心理学、生理学,道德哲学、神经科学、人体工程学、感性工程学、语言学、美学、法律、信息科学、计算机科学、自动化科学和人工智能。其应用范围主要包括情感机器人技术支持、仿人机器、人性化产品设计、情感市场开发、人工心理学编程语言、人工创造技术、人类情感评价计算机系统(虚拟技术)、人类心理数据库和数学模型、人际和谐环境技术、人机和谐多通道接口等。几乎所有的人类心理活动都与情绪有关,也就是说,情绪与动机有关,情绪与认知有关,情绪与行为有关,情绪与决策有关,情绪与评价有关,情绪与学习有关,情绪与性格有关,情绪与记忆有关,情绪与意识有关,情绪与智力有关,情绪与欲望有关,情绪与理性有关。因此,几乎所有的人类心理活动都受到情绪的影响和刺激。人通常被称为情感动物,因此,人工心理学和人工情感的核心应该是研究某些心理活动的情感刺激以及情感与心理活动之间的机器实现问题。过去,情绪通常被认为是人类活动中的附属心理过程或干扰因素。目前,这种观点在心理学领域已经发生了很大的变化,图1.一、人工心理学与人工情感的跨学科框架Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365357心理学家认为,情绪具有内在的社会行为调节功能; 2它是认知、行动、社会交往和发展的重要激发和组织者。这一前提可以作为人工心理学和人工情感研究的理论基础。自我意识是人的精神活动的意义.因此,它应该是人工心理学和人工情感的核心思想之一。人工心理学和人工情感的研究有一定的指导原则,必须坚持这些原则。第一个指导原则是自我调整:机器实现应该完全意识到人类的自我、内省和意识。第二个指导原则是积极的情感:人类的愉悦感应该在机器的实现中实现。第三个指导原则是协同工作:心理活动是人脑各部分协同工作的产物;因此,复杂大系统理论是研究人工心理学和人工情感的有力工具。最后一个指导原则是能量平衡:心理活动的功能来自人类心理能量的内在动力。本研究的目的是建立一个统一的人工心理和人工情感模型。该模型可以在一定程度上描述人类的全部心理活动(智力、想象、学习、记忆、注意、意识、情感等)或描述由大模型派生的小这些小模型可以描述上述心理活动之一或认知、情感和动机、情感、决策关系。这些模型可以作为协同、并行、分层和决策模型[3]。这项研究的总体目标是提出小模型(短期目标)和大模型(长期目标),当它们结合起来时,可以作为理解人工心理学和人工情感的基石。在统一模型的应用中,我们综合运用了心理学、脑科学、神经科学、内分泌学、生理学、控制论、知识发现、人工智能、数学、复杂系统理论、非线性理论、系统工程、数据结构、人类学、行为科学等多学科的理论知识我们首先提出了一个人工心理学和人工情感的统一模型(图1)。 2)。该模型以脑科学的基本知识为基础,以情绪唤起为基点,可以描述人的意志过程、认知过程、情绪过程和人格心理。它的特点在于以下前提:小模型服从统一模型,模块模型可以统一为统一的大模型,统一模型可以描述人类的全部心理活动,小模型可以单独描述某一特定的心理活动,大模型可以统一为统一的大模型。并且小模型的焦点是控制过程,而大模型的重点是小模型的协同决策过程。小模型之间的关系是协作的、并行的、时间共享的和耦合的。在建模过程中,要以计算机知识和系统结构为基础,技术方法,以电子电路知识、系统论、控制论、信息论为基本方法。运用Siminoff的认知理论,进一步提出了人工心理和人工情感的需要-动机-行为结构框架,并在此框架下研究了机器情感的生成机制。本文用控制系统的概念讨论了机器情感生成的实现方法。我们打算利用心理结构框架来研究情感计算,并考虑所提出的情感计算方法在拟人思维过程中的作用和地位。然后,我们可以验证所提出的需要-动机-行为结构框架,情感计算模型和情感转移方法的正确性,如图所示。 3.机器情感生成的机制如下所述:传感器接收外部刺激;分类,分析和量化刺激/刺激;然后将感知器输出与需求之间的差异发送到心智模型。心智模型和记忆、学习构成了机器的思维和比较过程,包括情感计算模型和智能推理模型。在这个过程中,主要分析了机器人的欲望满足程度以及相应的情感和行为以及时和主动的方式调整机器的需求,情绪和行为控制器调节机器的情绪和行为的表现。在机器产生应激反应的情况下,感知器获取、分类并量化外部刺激/刺激。假设刺激/刺激的优先级高,由心智模型机器产生的情绪和行为被直接发送到情绪和行为控制器,以调节机器的情绪和行为的外部表现。这些模块是相互连接但独立的。感知器接收、分类,然后分析刺激;需求是根据机器的需求产生的;系统和反馈是机器的思维过程,包括情感计算模型和智能推理模型;情绪和行为控制器根据机器的愿望和需求的满足做出反应。然而,有些问题必须首先解决。这些问题包括机器需求生成模型的建立、外部刺激/刺激的量化和分类、心智模型的结构和情感的状态转移、机器需求的满足与其他情感和行为之间的对应关系。我们希望利用数学和计算机工具来解决这些问题,并以情绪心理学为基础。随着情感计算和智能交互的不断发展,人们对机器智能的要求也越来越高。越来越多的研究者开始关注人工心理和人工情感。在未来,一个智能,敏感,358Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365图二、人工心理与人工情感的统一模型图3. 机器情感生成的一般结构模型可以设计出具有感知、识别和解决人类情感能力的友好的个人计算系统,缩小人与计算机之间的差距,创造出真正和谐的人机环境。这个目标可以通过使用现有的人工智能文献(研究成果和研究方法)[4];结合心理学、脑科学、神经科学、信息科学、计算机科学、自动化科学和新的理论和方法;模拟人类的心理活动,特别是情感、意志,Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365359性格与创作;获取由情绪引起的行为和性格信号;建立“情绪模型”。3. 人工心理与人工情感人工心理学和人工情感的研究内容与情感计算和感性工学的研究内容相似。情感计算和感性工程的研究始于20世纪90年代。感性工学是情感与工学相结合的技术。以感性科学为基础,通过对人的感受的分析,探讨人对产品设计和制造的感受。它是一门产品设计和技术科学,旨在为人们提供快乐和满足。鉴于感性工学可以提供快乐和舒适,它被吹捧为“快乐和舒适”的科学。用感性工学技术生产出来的商品被称为“感性商品”。“日本为全国感性工学研究的高潮铺平了道路。1996年,日本文部省在国家资助下,开始将“情感信息与心理学”列为重点研究课题。该项目有十几所大学和研究单位参与,其主要目的是从心理学角度研究情感信息,并将其扩展到心理学、信息科学等相关学科的交叉视角[5]。每年举行一次关于日本感性工学的全国会议。与此同时,日本在感性工学的产业化方面取得了长足的进步。日本各大公司竞相开发、研究和生产个人机器人产品线。索尼的爱宝机器狗(已生产600万只,利润10亿美元)和QRIO和SDR- 4X情感机器人是这些个性化机器人的典型代表。显然,日本在人工情感技术方面领先世界。人工心理和人工情感受到学术界和企业界的广泛关注。国际知名公司如IBM、英国电信等都成立了专门的情感计算研究小组。国际知名大学也成立了这样的研究小组。总体而言,情感计算的研究仍处于起步阶段。目前,麻省理工学院(MIT)专注于情感信号的获取(通过开发各种类型的传感器)、情感计算的应用以及可穿戴计算机的开发。日本学者关注感性信息处理。在情感计算的研究中,可穿戴计算机的研究近年来取得了快速的发展。这些计算机可以无缝地成为日常穿戴的一部分(如眼镜、手表、项链、手镯、皮带、鞋子、帽子和衣服),从而使它们与佩戴者密不可分。可穿戴计算机可以为情感计算的研究提供一个很好的研究平台,情感计算的最终形式可能是可穿戴计算机或植入人体的芯片。因此,情感计算、移动计算和计算机技术的融合可以实现真正个性化的人机融合。虽然情感计算是一个新的课题,以前的研究也提供了积累的知识。在情感方面,人类心理生理学的研究为情感计算提供了坚实的基础。此外,人脸和面部表情识别、人脸和面部表情合成、手语识别和合成以及气味识别的研究一直是学术界感兴趣的话题。不同类型的医疗器械和仪器的发展,如测谎仪,可以为情绪计算提供一定的基础[6]。欧盟国家也积极研究情绪信息处理技术,如面部表情识别、情绪信息测量、可穿戴计算机等,欧洲许多大学成立了研究小组,研究情绪与智力的关系.这些研究小组中有克劳斯·谢勒领导的日内瓦大学情感研究实验室、D·Canamero 和 英 国 伯 明 翰 大 学 的 认 知 与 情 感 项 目(Cognition and Affect Project)。斯洛曼Sloman教授提出了 情 感 三 层 结 构 CogAff agent archi- tecture ( cognitiveaffective system)来研究情感与认知之间的相互作用。在市场应用方面,在德国,Mehrdad Jalali-Soli于2001年提出了基于EMBASSI的多式联运购物助手。EMBASSI由德国教育和研究部(BMBF)资助,20多所大学和公司参与其中。EMBASSI是一个以消费者心理和环境需求为研究对象的网络电子商务系统为了欧盟国家的Humane ID计划,来自英国、瑞士、德国、法国和意大利的心理学家和信息科学专家聚集在一起,研究与人工情感相关的理论方法和技术问题。在计算机科学领域,围绕建立和谐的人机交互,国际上已经召开了许多人工情感的研讨会。2005年国际智能用户界面会议(International Conference on Intelligent UserInterfaces)中的情感交互研讨会(Affective InteractionsSymposium)、IEEE人脸信息处理国际会议(FGR)、2004年情感对话系统研讨会(Affective Dia logue Systemssymposium)、HCI 2004和谐人机界面交互技术研讨会(HCI 2004 Harmonious Human e Computer InterfaceInteraction Technology Symposium)、2000年第三届国际设计会议(conferences 2000)、SAB 2000第六届自主智能体国际会议(SAB 2000SixthInternationalConferenceon AutonomousAgents)、2001年社会计算国际会议(InternationalConference on Social Computing 2001)等。2001年国际情感人因设计会议; 2002年第三届国际设计与情感会议; 2004年设计与情感会议。重要的是,人工智能领域正在积极参与人工心理学和人工情感活动。麻省理工学院的马文·明斯基教授是人工智能的创始人之一。1987年,他首次提出360Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365在专著《心灵的社会》中,这种情感能力应该被纳入计算机,然后出版了专著《情感机器》[7],这是关于人工情感的。从那时起,将情感能力借给计算机并使计算机能够理解和表达情感已经引起了计算机社区的兴趣。1995年,R.麻省理工学院媒体实验室的Picard提出了情感计算的概念,并于1997年出版了专著《情感计算》[8]。在她的书中,她说:“情感计算是一种与情感有关的计算,来自情感或可以对情感施加影响。” 德国人工智能研究中心(DAIR)正在积极寻求人工情感研究和应用的国际合作,例如在虚拟剧院、虚拟市场和对话代理三个方案中引入情感模型和个性特征,以增强儿童的想象力和创造力,并为电子学习系统引入人工情感模型,以提高教学效率[9]。中国科技部研究部门也为人工情感的研究提供了广泛的支持和指导。早在1998年,国家自然科学基金委员会就将“和谐人机环境下的情感计算理论研究“列为国家自然科学基金项目信息技术探索的第六个主题。2004年,情感计算理论与方法研究被列为重点基金项目。2005年,普适计算被列为重点基金项目。国家973计划办公室将“和谐人机 交 互 理 论 研 究 “ 列 为 “ 十 五 ” 后 三 年 的 重 点 支 持 方向。中国人工情感的研究始于20世纪90年代。大多数研究都是针对实现人工情感单元的理论和技术。西南大学主要研究不同生理信号中所包含的情感信息[10]。在实验室中诱导生理信号使用Kinect摄像头,可以收集生理信号,并可以处理和分析受试者的情绪状态。目前,西南大学正在研究使用皮肤信号、ECG信号、EMG信号和呼吸信号进行情感分析。中国科学院软件研究所利用云计算平台和大数据研究用户个性化认知和个体行为的影响。心理认知理论被整合到该模型中,分析个性化特征对用户交互意图的评价和优化。从而增强人机交互的实时性,改善用户体验,使人机交互技术尽可能融入人们的日常生活和工作中。该研究所还对认知互动的多渠道融合进行了研究[11]。杭州师范大学数字媒体与人际互动研究中心的研究方向是体感互动、可穿戴设备和虚拟现实。诸如Kinect的深度感测相机已经被用于重建人体的三维模型、识别手势、跟踪手指以及识别手腕和手掌以用于更好的人机交互。研究中心还开发了虚拟健身系统和虚拟穿衣系统。清华大学计算机科学与技术系该部利用这项技术分析通信中语音声学特性的影响。它还对语音转换,语音合成和语音可视化进行了深入的研究。中国科学院自动化研究所主要研究语音增强、语音合成和情感语音识别的声学特征,包括词重音和疑问语调。它还对人机对话模型中的多模态交互进行了研究[12]。哈尔滨工业大学专注于多感知机器,它结合了人工智能和并行处理。它由智能代理技术、数模结合计算技术、并行计算技术、实时处理技术、语音识别、表情识别、人脸识别、人脸检测与跟踪、字符识别、手语识别、手语合成、自然语言表情合成等技术组成。该大学构建了一个软件和硬件平台,可以研究和开发人类语言,包括视觉和听觉。北京工业大学正在进行将情感计算整合到多感知机器中的研究。中国科学院计算技术研究所正在研究一种具有面部表情和身体运动能力的虚拟人。中国科学院心理与生物研究所专注于情绪心理与生理的关系。重庆大学致力于智能服务、增强现实、环境传感和智能手表,以及相应软件的开发。东南大学学习科学研究中心以儿童面部表情与情感语音信息分析、情感与认知、虚拟现实与脑科学可视化技术、认知与生物信息科学为主要研究方向。中国科学技术大学的互动情感Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365361基于内容的图像检索北京科技大学长期从事智能人机交互与情感计算、服务机器人泛在感知、协同优化等研究,以及网络环境下新型养老、助残方案的基础理论与应用研究。北京科技大学在认知分析与情感计算的有机结合、连续状态空间中的自控计算、无限维连续状态下非线性泛函网络的拓扑结构、异构多维空间的非线性映射与协同优化理论等方面的研究取得了有价值的成果。它使用家庭伴侣机器人作为老年心理健康服务领域的新的有效工具。机器人可以帮助老年人改善认知心理状态,保持社会交往和交流能力,达到完善的心理(认知、情感、自我、人际和适应)状态,保持短期记忆和联想记忆,最终达到健康老龄化的目的,从而使老年人具有长期独立生活的能力。该大学将先进的信息科学,如控制,人工智能和模式识别与辅助治疗相结合,开发了自闭症儿童远程社会辅助治疗机器人。该机器人可提高自闭症儿童的协调能力和同步互动能力,培养他们的社会交往和沟通能力。它可以帮助自闭症儿童与其他健康人自然和谐地交流[13]。显然,中国的大学和机构提供了为儿童教育和康复提供新的有效工具。实现了机器人技术与智能家居环境的协同优化,调节了用户基于智能环境的认知心理活动范围,促进了用户与智能家居环境的情感交流(表1)。我国人工情感研究者已经开展了相当多的研究和学术活动。2003年12月,北京召开了首届中国情感计算与智能交互大会。2005年10月,中国人工智能、人工心理与人工情感专业委员会成立,标志着我国在这方面的一个新的里程碑。2005年10月,第一届情感计算与智能交互(ACII)国际会议召开,聚集了情感计算、人工情感和人工心理学领域的世界知名学者。这一事件标志着我国的人工情感和人工心理研究已逐步走向国际水平。2015年9月22日,第六届ACII国际会议在Xi由西北工业大学主办。国际研讨会汇集了来自世界各地顶尖大学和研究机构的专家研究人员。他们讨论了情感计算和智能交互等相关领域的最新进展,并报告了最新的研究成果。这一事件显示了中国情感计算研究的巨大飞跃。人工心理学作为一门研究课程的发展细节如下。1998年,人工心理学的概念被首次提出[14]。1999年,人工心理学成为IPMM 99和ICAI 99两个国际会议的主题演讲。2000年,《人工心理学理论研究》获得国家自然科学基金资助。2004年,人工心理学专家受教育部邀请,在“和谐人机交互技术”高级研讨会上作报告(共6位专家报告)。2005年,人工心理学被东京大学列入全球人工科学和人工艺 术 研 究 名 单 。 2005 年 , 在 IEEE 软 计 算 国 际 会 议(WSTST05)上,人工心理学的研究进展被选为会议报告的主题。2005年,基于状态空间描述的人工情感理论与方法研究表1中国人工心理学和人工情感研究概况(2013- 2015)。年CNKI数据库全文索引词人工心理人工情感人工情感情感计算情感机器人个性化搜索2013学术期刊3776117659498博士学位论文66015121硕士学位论文31233901849会议记录019196212014学术期刊4487520558484博士学位论文3401134硕士学位论文222921272182会议记录127224232015学术期刊1964015146226博士学位论文221605硕士学位论文76246942会议记录322167总175302328692311462注:数据来源于中国知网全文数据库检索(www.cnki.net)。362Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365国家自然科学基金资助。2005年,首届ACII会议在北京召开,人工心理学的研究成果被引入中国情感计算。《中国人工心理与人工情感的研究现状与进展》发表于《中国科学基金》2013年第1期。人工心理学和人工情感的理论、方法和技术应应用于心理学领域,以帮助心理咨询工作,并为精神科医生提供信息技术支持。我国应大力工程的目标是应用,工程的产品是技术创新。因此,人工心理学研究和发展的最高阶段是应用。其主要任务是在人工系统中考虑人的心理和情感成分,目标是使人工控制系统和计算机系统能够适应人的情感,实现人与人之间的和谐,达到科学为人服务的目的。人工心理学的研究主要包括情感建模和形式化、情感机器人、虚拟人、个性化信息系统、面部表情识别和理解人类行为的图像处理技术。人工心理学方面的项目实例包括基于网络的个性化智能商品购买系统、基于计算机视觉的情感虚拟人交互技术、基于隐马尔可夫模型(HMM)的情感机器人表情识别技术、人工心理学建模方法与虚拟人技术、基于Web的人脸检测与人脸信息处理技术、情感虚拟人的人工心理建模与虚拟现实应用,具有情感交互能力的集成机器人平台,个性化购物系统,普适环境下信息服务系统的多Agent技术,具有情感和语音交互能力的虚拟人技术、基于图像处理的人脸特征提取和表情识别技术、用于e-learning智能辅助系统的人工心理学技术和图像理解技术、步行机器人的控制策略和行为建模技术、步行机器人的硬件平台、基于人工心理学的情感机器人技术、基于计算机视觉的步态特征提取与识别、表情识别和情感计算建模技术。4. 人工心理与人工情感人工心理学和人工情感具有许多实际应用,包括个性化服务、类人机器、仿人控制器、情感感知和智能机器人、智能家居、可穿戴设备、人机交互和虚拟现实。2015年,第一个情感类人机器人Pepper问世。这是第一个大规模生产的机器人产品与人类情感已经开始大规模生产,并提供给普通消费者。Pepper由Aldebaran和Softbank Robotics共同开发。它可以通过视觉系统观察人的表情,通过语音识别系统识别人的声音。它还可以处理面部表情和语气,以及分析人类的情绪。它的情感识别功能使它在应对当前情况和与人类互动时更加灵活。例如,当它检测到有人正在接近时,它会看着这个人,然后伸出双手向这个人打招呼。当它发现主人心情不好时,它会为主人播放音乐,试图改善主人的情绪。它可以与用户沟通。Pepper主要扮演家庭伴侣的角色。随着其学习过程和应对能力的不断改进,这种人形机器人可以在企业,零售和客户服务领域发挥重要作用。人工心理学和人工情感在心理服务业中有人工心理学和人工情感作为一门学科是人工智能的延伸。随着人工智能的发展,心理服务行业也在不断发展。目前,我国的心理服务主要包括心理咨询和心理治疗。然而,我国心理咨询业发展缓慢,存在诸多问题。一是现有的协商模式不适合中国国情。中国的传统文化影响着中国人的价值观和思维方式,西方面对面的心理咨询模式并不完全适合中国人的内隐心理特点。二是现有的心理咨询空间狭小,心理咨询的概念在中国还没有完全普及。第三,目前我国心理咨询人员的素质与患者的期望存在差距[15]。因此,人工智能的发展为传统的心理咨询模式开辟了新的方向。人的思想和生理特征可以通过人机对话或可穿戴设备来获取。随后,所获得的信息或数据被用于评估一个人的心理健康并规定适当的治疗措施。人工智能辅助心理咨询可以帮助减少心理治疗过程中可能产生的冲突和情感担忧,因此,人工智能在心理咨询方面具有很大的优势。我们认为,将人工智能应用于心理咨询行业,可以显著缓解现有问题,促进心理咨询行业的发展,激发巨大的市场需求[16]。可穿戴设备也越来越受欢迎。自2012年谷歌推出智能眼镜以来,可穿戴设备以智能、健康和便携为卖点,迅速开辟了信息产业的新前沿。随后,可穿戴设备正式商用。目前,智能手环是可穿戴设备领域的成熟产品。智能Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365363手环主要提供一定的健康功能,如计步、心率测量、睡眠监测等。其他可穿戴设备可用于收集温度、呼吸、血压和其他生理参数[17]。通过戴上可穿戴设备,用户可以实时监测自己的健康数据,了解自己的身体健康状况。目前,市场上的可穿戴设备还没有用于测量情绪反应,但是,使用可穿戴设备来测量人们的心理情绪是可行的。人的情绪可以通过一定的生理数据反映出来。通过对人体生理信号的采集和分析,机器可以更好地理解人的情感,从而建立更好的人机交互,提供更个性化的服务。从理论上讲,在人工心理和人工情感中,机器可以表现出情感、性格和意志等心理活动。它们的智力甚至可以进化,从而使它们表现出与人类一致的同理心。在人机交互过程中,人和机器都需要具备分析和调节的能力。由于人类认知和情感的复杂性和相关性,认知-情感计算是随着研究而逐渐发展起来的.中国科学院研究所的傅晓兰教授说,认知和情感是相互依存的,而不是分离的。因此,需要在行为科学和神经科学研究的基础上,建立一种新的算法来更好地描述认知与情绪之间的关系。这种行为科学与心理科学的综合研究对计算机科学和人工智能领域,特别是人工心理学和人工情感理论研究产生了深远的影响。目前,认知情感算法可以分为两种类型。第一种是基于认知评价的情感算法。这类算法的代表是OrtonyeCloreCollins(OCC)认知情绪生成模型,它是欧美信息科技领域认知心理学的经典情绪计算模型。认知-情感算法不依赖于一组基本情感或一个清晰的多维空间来表达情感;相反,它使用认知推理的一致性条件来表达情感。基于认知评价的情感模型生成适合于特定情感情境(包括事件、对象和主体)的情感。这种方法不仅可以产生认知情感,而且可以从其他情感中触发主观体验。浙江大学计算机学院潘志庚教授在Damasio的生理机制和Ortony、Clore和Collins的认知事件评估的基础上提出了一个综合的情绪计算模型。Zhigeng的模型通过引入时间估计,整合情绪更新机制来描述情绪在不同时刻的动态变化特征,建立结构来描述事件与情绪之间的关系,最后合成一种更具体、更细腻的情感行为。OCC认知情感生成模型为人工心理学和人工情感奠定了坚实的认知基础。然而,情绪的迁移过程还有待完善,使其更适应人类的心理过程[18]。第二类是基于外部刺激转换的认知-情感算法。机器人广泛评估外部输入刺激/刺激和内部需求,并随后调整其行为。该算法可以用来评估一个情绪状态和表达控制的互动。经典算法,如Picard教授的HMM和Robota机器人的情感模型。杭州电子科技大学自动化研究所刘世荣教授提出了一种基于情感和环境识别的移动机器人自主导航控制方法。Liu的模型在基于行为的机器人控制系统中使用Picard的HMM。该系统采用ART2神经网络对环境状态进行分类,将情感、认知和行为有机地结合起来。根据情感和认知的综合评价结果,网络可以产生来自情感的内部奖励和来自认知的外部奖励。因此,该系统可以有效地加强相应的权重适当的行为,提高机器人在特定环境中的学习能力。Chung提出了一个用于人类行为理解的交互嵌入式HMM框架。通过分析场景中主体的相对距离和保持该距离的持续时间等参数,获得主体的个人行为和交互行为。然后,利用隐马尔可夫模型分析被试的个人行为和交互行为,建立行为理解模型。建立交互算法的关键之一是在满足人机交互过程中状态空间的衰减性、非线性时间常数、连续性等条件下,开发出连续可控的人工心理计算模型[19]。5. 总结与展望目前,国内对机器人仿人交互与协作的研究主要集中在语音与图像的融合交互方面。然而,对新的交互技术或仿人协作理论和技术的研究还很有限.人工心理和人工情感应用面临的问题和挑战如下:仿人机器人奇异谷评价及和谐人机交互与协作评价。机器人的类人交互和合作是否受到机器人本身的形状以及交互和合作的拟人化的影响仍然不清楚。首先,建立评价机制,包括项目指标、指标权重等影响评价的在此基础上,我们可以364Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365针对一定的标准指标调整相关因素,从而提高仿人交互与协作的自然度。前者需要静态评价,后者需要动态评价。奇异谷评价理论可以用来判断机器人的形状是否合适。然后进行心理学实验,建立相应的静态评价数据库,制作仿人机器人。为了使机器人的类人交互与合作人格化,需要建立一个良好的机器人平台,用于人机交互与合作的评价。同时,应构建相应的动态评价数据库,指导互动合作过程。因此,仿人机器人的奇异谷评价和人机协调交互与协作评价是仿人机器人交互与协作过程中首先要解决的问题。对仿人机器人的情感模型和人机交互缺乏深入的研究。在仿人机器人的交互与合作过程中,必须融入情感,否则人机交互是不完整的。现有的情感模型各不相同。由于建模的侧重点不同,所建立的模型也不尽相同。虽然这些模型在模拟人类情感产生和变化过程的研究中做出了巨大的贡献,但对现有情感模型的研究还不够全面。深入的研究可以增加模型的通用性和可计算性.例如,可以基于有限维离散欧几里得空间的情感模型来研究由无限维延迟微分方程描述的情感模型,以使前者更符合现实。对于基于概率空间的情感模型,可以研究复杂的情感模拟和参数调整所引起的个体情感差异变化。因此,在仿人机器人情感生成过程中,对情感模型的深入研究势在必行。人类心理状态认知计算模型的需求。认知心理学对知觉和视觉的研究主要集中在模式识别,特别是视觉模式识别。机器视觉为仿人机器人的交互与协作提供了技术支持。类人交互的本质是人类心理状态的认知过程。具有意图理解、问题分析、行为或决策预测的人机交互等认知心理状态识别技术然而,目前的研究大多集中在特定领域和特定认知状态的识别上。人机交互中心理状态的认知计算模型在世界范围内还处于起步阶段,许多理论研究和实现方法还不成熟。此外,现有的人机交互模式忽视了用户认知因素的生理特征,系统分析中的认知状态因此,生理特征的研究应以认知心理学为基础,结合人类认知机制、基于视觉图像的模式识别方法和人类心理状态的认知计算模型。该研究可促进机器人仿人交互的发展和应用,促进和谐的人机交互。仿人交互技术的可靠性和准确性问题。阐述了一个和谐人机交互与协作动态评价数据库的建立.基于情感计算和认知计算的理论,研究如何利用多通道信息,如外貌、面部状态、头部姿态、语音等,实现可靠、准确的仿人交互与协作。这一领域的研究不仅将提高机器人展示人类思维和行为的能力,而且还将通过与环境的交互不断为机器人提供新的知识。该机器人可以完成超出其设计者想象的各种任务,并自行适应非结构化和动态环境。更好地理解类人交互也将改变人类在人机交互和合作中的角色;机器人适应用户,而不是让用户适应机器人的需求。从而提高使用机器人的舒适度,为仿人机器人的推广提供技术支持,实现仿人机器人在智能家居中的大规模应用。开发具有情感和人形交互和合作能力的研究平台。在仿人交互与协作的研究中,与人高度相似的仿人机器人可以作为研究平台。作为解决这一问题的方法,可以基于奇异值理论构建相应的静态评价数据库,研究结果可以指导仿人机器人平台的制造。在仿人机器人的交互与协作过程中,Ekman的面部动作编码系统只提供了面部肌肉群与表情之间的映射关系,而没有提供仿人机器人的内在情感、表情与面部动作控制之间的映射关系。这种映射关系可以通过机器人平台的PC软件系统来实现。这种映射关系是开发具有情感和情感的机器人平台的基础。类人交互和合作能力。老年人和残疾人类人机器人在智能家居中的应用。应用对于仿人机器人的发展至关重要。研究机器人仿人交互与协作的重要性在于解决应用问题。因此,老年人和残疾人类人机器人在智能家居中的实际应用需要研究。目前,中国60岁以上人口已超过总人口的10%。预计到2015年,中国老年人口总数将达到2亿。老龄化问题已成为中国面临的前所未有的新挑战此外该Z. Wang等人/CAAI Transactions on Intelligence Technology 1(2016)355e 365365残疾人比例居世界首位。这些数字预示着该国在护理老年人和残疾人方面即将面临的重大挑战。需要大量的人形机器人来为老年人和残疾人提供服务。因此,老年人和残疾人类人机器人在智能家居环境中可能的应用问题应加以研究。人工心理和人工情感的概念在我国提出已有10多年的历史。人工心理学和人工情感的研究已经取得了一定的进展。然而,由于情感心理学理论和方法的多样性,人工情感的理论和方法还不成熟,从而制约了该技术的应用。人工心理学和人工情感的研究仍然面临着许多挑战。但随着我国科技水平的不断增强,以及我国学者在国际学术舞台上影响力的不断增长,我国可以逐步解决现有的研究问题,实现仿人机器人交互技术的成熟和发展。为了克服机器人仿人交互研究面临的挑战,促进我国人工心理学和人工情感研究的发展,必须进行创新性研究。致谢本工作得到了国家自然科学基金项目的资助国家自然科学基金重点项目(
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